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FABIO MASSIMO FRATTALE MASCIOLI
FABIO MASSIMO FRATTALE MASCIOLI

CONOSCENZA E COMPRENSIONE.
Attraverso l’introduzione delle nozioni di base riguardanti l’analisi dei circuiti elettrici lineari e tempo-invarianti (per-manenti), con particolare riferimento sia ai problemi di elaborazione di segnali e informazione sia all’elettrotecnica di potenza, lo studente acquisirà capacità di comprensione rispetto a temi d’avanguardia nel proprio campo di studio, re-lativamente ai circuiti e agli algoritmi in applicazioni industriali e ICT.

CAPACITÀ APPLICATIVE.
Al termine del corso lo studente sarà dotato di una preparazione di base che consentirà la comprensione del modello circuitale e dei fenomeni connessi alla produzione, trasmissione e utilizzo dell’energia elettrica. Sarà dunque in grado di applicare le conoscenze acquisite in modo adeguato per applicare tecniche e metodi di analisi e soluzione nell’ambito del proprio campo di studi con riferimento all’ingegneria civile e industriale.

AUTONOMIA DI GIUDIZIO.
Il corso mira a fornire la capacità di analisi dei circuiti elettrici lineari e tempo-invariati (permanenti), propedeutica alle successive tematiche riguardanti la teoria dei circuiti lineari e non lineari, l’elettronica e le telecomunicazioni. In questo modo lo studente raccoglierà e interpreterà le nozioni fornite al fine di determinare giudizi in forma autonoma anche per la prosecuzione del suo percorso di studi.

ABILITÀ DI COMUNICAZIONE.
Il corso illustra i metodi fondamentali per la modellistica e l’analisi dei circuiti elettrici lineari e permanenti, dei circuiti monofase e trifase, nonché il principio di funzionamento delle principali macchine elettriche. Particolare risalto è dato agli aspetti applicativi e a quelli di intersezione con le tipiche attività professionali di un ingegnere civile o industriale. A valle di tale insegnamento, lo studente sarà pertanto in grado di comunicare le informazioni acquisite e la consapevo-lezza delle problematiche esistenti a interlocutori specialisti e non specialisti nel mondo della ricerca e del lavoro, in cui svilupperà le sue successive attività didattiche, scientifiche e professionali.

CAPACITÀ DI APPRENDERE.
La metodologia didattica implementata nell’insegnamento, basata sulla rigorosa definizione del modello di riferimento, richiede di affrontare in modo propositivo e con una metodologia solida e ben definita problematiche tecnico-scientifiche mai viste prima, così da riuscire a sviluppare le competenze necessarie per intraprendere gli studi succes-sivi con un alto grado di autonomia. In particolare, l’uso di trasformazioni tra diversi domini (Trasformata di Laplace, Trasformata di Fourier, Fasori) migliora la capacità di comprensione e generalizzazione delle tematiche affrontate.

Capacità di analisi dei circuiti elettrici a costanti concentrate lineari e permanenti nel tempo-continuo, nei domini del tempo, di Laplace, della frequenza (Fourier) e a regime permanente sinusoidale, con considerazioni di tipo energetico, propedeutica alle successive tematiche riguardanti la teoria dei circuiti lineari e non lineari, le materie di ingegneria industriale, l'elettronica e le telecomunicazioni.

Per la frequentazione del corso è consigliato aver passato con successo l'esame di Analisi Matematica e Fisica

Programma del corso Elettrotecnica
Sede di Latina
- Introduzione 4 ore
obbiettivi del corso, definizione del circuito elettrico a costanti concentrate, derivazione del
modello circuitale dalle equazioni di Maxwell.

- Elementi ideali costituenti i circuiti 6 ore
Bipoli e reti due-porte (simboli, relazioni costitutive e proprietà), caratterizzazione energetica,
leggi equilibrio di Kirchhoff, proprietà generali (linearità, tempo-invarianza, reciprocità, passività,
causalità), incongruenze dovute al processo di idealizzazione, connessione elementari tra bipoli
(connessioni serie parallelo, partitore di tensione e di corrente), configurazioni di Thevenin e di
Norton, alcune equivalenze elettriche.

Esempi

- Proprietà topologiche del modello circuitale 5 ore
Grafo orientato associato ad un circuito (nozioni di ramo, nodo, taglio, maglia, albero, co-albero,
taglio fondamentale e maglia fondamentale), sottoinsiemi di variabili indipendenti, proprietà
topologiche, leggi di equilibrio e loro legame, conservazione della potenza o ortogonalità dei
vettori tensione e corrente, teorema di Tellegen, dualità del modello circuitale.

Esempi

- Metodi di analisi circuitale 8 ore
Schema concettuale dell’analisi circuitale, metodo su base tagli e sue estensioni, metodo dei Nodi
e sue estensioni, metodo delle Maglie e sue estensioni, cenni ad altri metodi, forma del sistema
risolvente.

Esempi ed esercizi

- Analisi dei circuiti con memoria 10 ore
I circuiti con memoria, analisi nel tempo (approccio analitico), funzioni di eccitazioni tipiche
(gradino, impulso, altre distribuzioni, sinusoidi), la trasformazione di Laplace (definizione e
proprietà), trasformazione di funzioni di interesse, il circuito fittizio nel dominio di Laplace
(trasformazione delle relazioni costitutive e delle leggi di kirchhoff), l’analisi circuitale nel dominio
simbolico di Laplace, considerazioni sulle condizioni iniziali del circuito, le operazioni di
trasformazione e di anti-trasformazione (sviluppo in frazioni parziali, calcolo di poli e residui).

Esempi ed esercizi

- Funzioni di rete 6 ore
La risposta completa di un circuito, classificazione delle funzioni di rete (immettenze e funzioni di
trasferimento), proprietà algebriche delle funzioni di rete, risposta impulsiva e convoluzione,
condizione necessaria e sufficiente di stabilità asintotica di un circuito, accertamento della
stabilità, aspetti energetici legati alla stabilità (circuiti attivi e passivi), parti significative della
risposta di un circuito (risposta libera e forzata, risposta transitoria e permanente).

Esempi ed esercizi

- Regime permanente sinusoidale 10 ore
Ipotesi di esistenza, risposta al regime permanente, fasori associati alle grandezze sinusoidali,
analisi col metodo dei fasori, aspetti energetici in regime permanente (potenza istantanea, attiva,
complessa, apparente, reattiva), principio di conservazione della potenza complessa, espressione
di potenza attiva e reattiva per i componenti di un circuito, bilancio energetico, rifasamento di un
carico reattivo, trasferimento di potenza attiva in un bipolo ( condizioni di massimo trasferimento,
rendimento energetico).

Esempi ed esercizi

Analisi in frequenza 6 ore
Trasformazione di Fourier (definizione proprietà, alcune trasformate notevoli, antitrasformazione), legami tra Laplace e Fourier, uso della trasformata di Fourier per l’analisi in
frequenza (risposta in frequenza, risposta in ampiezza e fase), risposte in frequenza di filtri
elementari del primo ordine (passa-basso e passa-alto), studio in frequenza di circuiti risonanti del
secondo ordine (RLC parallelo e RLC serie).
Esempi ed esercizi
Caratterizzazione esterna dei circuiti 5 ore
Bipoli disattivati, il teorema di sostituzione, i teoremi di Thevenin e di Norton.
Esempi ed esercizi
Sistemi trifase in regime permanente sinusoidale 4 ore
Analisi dei sistemi trifasi, sistemi trifase simmetrici e equilibrati, trasporto dell’energia elettrica,
sistemi trifasi non simmetrici e non equilibrati.

Esempi

Introduzione alle macchine elettriche 16 ore
La derivazione del modello circuitale magnetico a costanti concentrate, analogia tra circuiti
elettrici e magnetici, interazione elettro-magnetica, induttanza magnetica, considerazione
energetica, conversione energia elettrica ed energia meccanica, principio di funzionamento delle
macchine rotanti, trasformatore reale e circuiti equivalenti, trasformatore trifase, motore
asincrono (funzionamento, circuito equivalente, determinazione della coppia, caratteristiche
costruttive, cenni al controllo).

Esempi

Introduzione agli impianti elettrici 10 ore
Produzione e distribuzione di energia elettrica (centrali e linee elettriche), componenti dei sistemi
elettrici (sovratensioni, sovracorrenti, interruttori, sezionatori, relè, fusibili, isolatori, scaricatori),
cenni alla sicurezza negli impianti elettrici (infortuni, protezione, impianto di terra e dispersori).
Esempi

G. Martinelli, M. Salerno, "Fondamenti di elettrotecnica" Vol. I, e Vol. II, Ed. Siderea, Roma.
M. Panella, A. Rizzi, "Esercizi di Elettrotecnica", Ed. Esculapio.
Dispense a cura del docente.
"Electric machinery", A. E. Fitzgerald, Charles Kingsley, Jr., Stephen D. Umans
"Impianti Elettrici", Fabio Massimo Gatta
"Fondamenti di Elettrotecnica", Martinelli Salerno

Lezioni alla lavagna e uso del proiettore.

La frequenza è facoltativa ma altamente consigliata

Esercizi e domande scritte e orali

Tre esercizi e tre domande teoriche, con esempi degli esami precedenti riportati su Classroom. Il docente può cambiare la modalità d'esame se lo ritiene opportuno.